数字电位器与机械电位器技术性能大比拼
数字电位器
ADI公司提供最宽的阻值可选范围:1k至1M。
电阻容许误差之前为±20%,但现在已经有所下降。ADI公司目前提供容许误差为±8%的电阻,或经校准后容许误差为±1%的精密电阻。
另外,具有非易失性EEPROM的数字电位器通常可存储容许误差,这些误差可通过控制器读回,并被用于校正外部电阻。
任意给定代码下的温度依赖性和温度系数,都取决于两个因素:电阻元件和开关电阻。开关电阻较小,但在较低代码处,所选择的电阻也很小时,由于阻值非常接近,开关电阻变得很明显。开关电阻的温度系数所影响到的代码数,直接取决于标称电阻值,该区域的典型温度系数约为600 ppm/°C.
电阻元件所采用的主要材料有两种:多晶硅或薄膜金属。
多晶硅是一种常用材料,它与石墨类似,对于温度的依赖性非常高,温度系数高达600 ppm/°C.薄膜金属电阻的温度系数则较低,大约为35 ppm/°C.ADI公司数据手册中给出了任意给定代码下的温度系数图表。
由于尺寸较小,数字电位器的功耗也很小,在数十毫瓦以内。与机械电位器相比,在所有温度范围内,该功率保持恒定。数字电位器最大端电压由供电轨来限定。就不同的数字电位器而言,其电压范围可从2.3V至33V.但是,任何情况下,最大电流通常都不会超过几毫安。
附加技术规格
使用数字电位器时,开关会引入一些与机械电位器不相关的技术规格。
由于开关中存在寄生电容,所以有带宽限制。这也就决定了,在游标内,可穿过电阻端的最大信号频率的衰减量小于3dB.该传递公式与低通滤波器相似。
电容与所选择的标称电阻无关,而仅仅取决于内部开关设计。因此,使用较低的标称电阻值可获得较高的带宽。表2为一个示例。
表2 AD8400最大频率和标称电阻
游标电阻的非线性度会增加谐波失真程度。总谐波失真(THD)衡量信号在通过电阻后所下降的程度。图5显示了一个放大的图示。
图5. THD效应
例如,如果总谐波失真(THD)为-80 dB,则信号下降程度为10-80/20 = 0.1 mV/VIN,因此如果信号为1 V p-p,则总信号失真为0.1 mV × 2 = 0.2 mV.
数字电位器的总谐波失真范围为-60 dB到-106 dB,是音频应用的理想选择。
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